3-0钢结构设计原理之连接构造概述.ppt

1、3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,本章的学习内容有： 1、钢结构的连接方式 2、焊接连接的特性 3、焊接应力与焊接变形对接焊缝的构造和计算 4、对接焊缝的构造和计算 5、角焊缝的构造和计算 6、普通螺栓连接的构造和计算 7、高强度螺栓连接的构造和计算,本章导学（1）,3 钢结构的连接设计,本章导学（2）,钢结构连接钢结构是一种由预制材料（钢材）制作，通过工厂加工成构件，再经工地现场拼装而形成的结构，因此，构件与构件之间的连接节点是形成钢结构并保证结构安全正常工作的重要组成部分。 设计钢结构连接的基本原则 合理设计连接，保证节点具有足够的承载能力和适当的节点刚度，

2、以实现在节点处传递内力。 具体设计时应根据荷载设计值所产生的结构或构件内力响应进行连接节点的计算。 正确计算节点所承受（或传递）的内力是保证节点安全传力的前提，而根据节点连接的传力机理选择适当连接方式以及连接件的布置则取决于结构或构件所承受的荷载特征、连接处的构件截面形状、构件尺寸、连接区的尺度、节点刚度要求、不同连接方式的构造要求、施工的可能性等诸多因素。,3 钢结构的连接设计,本章的学习重点是： 1、各种连接方式的构造要求 2、各种连接方式的传力机理 3、典型焊接连接节点的计算方法 4、典型螺栓连接节点的计算方法,本章导读（3）,3 钢结构的连接设计,本章导读（4）,本章的学习方法是： 1

3、、认识实践作先导录像、图片等 2、基本概念为基础传力机理、连接特性等 3、强化对构造要求的理解构造要求量多面广 4、典型连接例题、习题训练 设计和验算步骤、计算方法等,3 钢结构的连接设计,本章导读（5）,本章的知识点分布： 1、钢结构的基本连接方式 2、焊接连接形式与焊接连接特性 3、焊接应力与焊接变形 4、对接焊缝的构造 5、对接焊接的计算 6、角焊缝的构造 7、角焊缝的受力特点 8、角焊缝的计算 9、普通螺栓连接的构造 10、普通螺栓的受力特点和设计承载力 11、普通螺栓连接的计算 12、高强度螺栓连接的构造 13、高强度螺栓连接的计算,3 钢结构的连接设计,3.1 钢结构的基本连接方式

4、简介,3 钢结构的连接设计,铆钉连接,螺栓连接,焊缝连接,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,现代钢结构最基本的连接方式，应用最广泛,优点,构造简单 任何形状的构件可直接连接，无需辅助零配件 省工省料 加工方便，不需打孔钻眼，不削弱截面 施工快速 可自动化操作 连接的密闭性好，刚度大，整体性好,3.1.1 焊接的特点,3 钢结构的连接设计,3.1.2 螺栓连接的特点,3 钢结构的连接设计,栓钉将钢板与混凝土板连接起来 栓钉承受剪力,3.1.3 栓（焊）钉连接的特点,3 钢结构的连接设计,射 钉 枪,用于薄壁构件的连接 可采用射枪、铆枪等专用工具安装,3.1.4 射钉、自攻螺钉的特点,3

5、 .1.5 基本连接方式对比 在传力过程中，连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置，以满足传力和使用要求。 钢结构的连接通常有焊接，铆接和螺栓连接三种方式。,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,3.2 焊接工艺简介,3.2.1 焊接工艺,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,采用涂有焊药的焊条 通电后，焊条与焊件之间产生电弧 高热量使焊条熔化而形成焊缝,设备简单，适应性强，应用最广泛 质量波动大，生产率低，劳动强度大,3.2.2 焊接工艺手工电弧焊,3 钢结构的连接设计,采用无涂层焊药的焊丝，埋在焊剂下 通电后电弧使焊丝、焊剂熔化形成焊缝 熔化后的焊剂成为焊渣，浮在金

6、属面上,半自动埋弧焊,焊缝质量好，生产效率高 需专用焊接设备，成本高,全自动埋弧焊,3.2.3 焊接工艺自动、半自动电弧焊,3 钢结构的连接设计,焊接速度快，熔化深度大 可手工焊，也可自动化操作 目前工厂很常用的焊接方法 室外施焊要有避风措施，防止气孔、焊坑缺陷,采用CO2气体（代替焊剂）、焊丝 电弧使焊丝熔化形成焊缝 CO2气体保护被焊金属与空气接触,焊丝,3.2.4焊接工艺气体保护焊,3 钢结构的连接设计,采用乙炔在氧气中燃烧的火焰来熔化焊条 适用于钢板厚度薄的连接，一般小厂家备用此焊接设备,3.2.5焊接工艺气焊,3.3 焊缝连接形式,按两焊件的相对位置分： 焊缝连接形式按构件的相对位置

7、可分为平接、搭接、搭接。,按构造形式分： 焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。,3 钢结构的连接设计,对接焊缝按受力与焊缝方向分： a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交 角焊缝按受力与焊缝方向分： a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行 按焊缝连续性： a）连续焊缝：受力较好 b）断续焊缝：易发生应力集中 按施工位置： 俯焊、立焊、横焊、仰焊，其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,用料经济，传力平稳，动力性能好 较厚的板需开剖口，费工,施工简便 传力不均，应力集中

8、严重，搭接时费料,焊缝形式对接焊缝与角焊缝,3 钢结构的连接设计,间断焊缝,连续焊缝,不重要或受力小的构件，可采用间断焊缝连接,焊缝形式连续焊缝与间断焊缝,3 钢结构的连接设计,焊缝形式施焊方位,3 钢结构的连接设计,根据焊件相对位置 根据焊缝构造 根据焊缝连续性 根据施焊位置,平接 搭接 顶接 对接焊缝（直缝和斜缝） 角焊缝（侧缝和端缝） 组合形式 连续焊 间断焊 俯焊 立焊 横焊 仰焊,平接（对接焊缝）,搭接（角焊缝）,顶接 （T型连接）,对接焊缝,角焊缝,总结：焊缝形式焊缝的不同分类,3.4焊缝缺陷和焊缝等级 焊缝中可能存在裂纹、焊瘤、烧穿、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。 焊缝质量检验方法:

9、外观检查、超声波探伤检验、X射线检验。 焊缝质量分三级： 一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x射线检验都合格； 二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格； 三级焊缝需外观检查合格。三级焊缝只要求通过外观检查，即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹等缺陷。 钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）规定，焊缝依其质量检查标准分为三级，其中： 对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝，必须进行一级或二级质量检验，即在外观检查的基础上再做无损检验。 二级要求用超声波检验每条焊缝的20长度，且不小于200mm；一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示焊缝内部缺

10、陷。,3 钢结构的连接设计,3 钢结构的连接设计,热裂纹,冷裂纹,气孔,烧 穿,夹 渣,根部未焊透,边缘未熔合,焊缝层间未熔合,咬 边,焊瘤,焊缝缺陷,3 钢结构的连接设计,检 验 标 准,二级,肉眼外观检查 超声波 用于有较大拉应力的较重要连接不得存在裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷,一级,肉眼外观检查 超声波 X射线 用于抗动力、疲劳荷载的重要连接不得存在未满焊、咬边、根部收缩、裂纹、表面气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷,用于一般连接所有焊缝均应作外观检验，不允许有可见裂纹等缺陷。其它缺陷如咬边、表面气孔、夹渣等按规范要求；,超声波 检测设备,焊缝质量检验,无损检测：一级焊缝全数检验， 二级焊缝抽检20以上,钢结构设计规范（GB50017-2003）关于焊接连接的规定：焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、烽缝形式、工作环境以及应力状态等，按下述原则分别选用不同的质量等级: 1.在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其 质量等级为 1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对 接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级; 2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2.不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝